(57)【要約】【課題】耐圧特性が改善され、異常放電による電子放出素子や蛍光面の破壊、劣化が防止されメタルバック付き蛍光面を提供する。【解決手段】本発明のメタルバック付き蛍光面は、フェースプレート内面にそれぞれ所定のパターンで形成された光吸収層および蛍光体層を有するとともに、その上にメタルバック層が形成された構造を有し、メタルバック層の光吸収層上に形成された領域が不連続な金属膜から構成される。【選択図】図１
2005353353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェースプレート内面にそれぞれ所定のパターンで形成された光吸収層および蛍光体層を有し、かつ前記光吸収層と前記蛍光体層の上に形成された金属膜からなるメタルバック層を有する蛍光面であり、
前記メタルバック層において、前記光吸収層上に形成された領域が不連続な金属膜からなるメタルバック層であることを特徴とするメタルバック付き蛍光面。
【請求項２】
フェースプレート内面に光吸収層および蛍光体層がそれぞれ所定のパターンで配列された蛍光面を形成する工程と、
前記光吸収層の上に表面に凹凸を有する粗面部を形成する工程と、
前記蛍光体層および前記粗面部の上に有機樹脂膜を形成する工程と、
前記有機樹脂膜の前記粗面部の上方に位置する領域に、該樹脂膜を溶解する液を塗布した後、加熱・乾燥して前記粗面部を露出する工程と、
前記蛍光体層上に形成された前記有機樹脂膜上と露出された前記粗面部の上に、金属膜を形成する工程と、
前記金属膜が形成されたフェースプレートを加熱処理し、有機成分を分解・除去する工程を備えたことを特徴とするメタルバック付き蛍光面の形成方法。
【請求項３】
前記粗面部を形成する工程が、前記光吸収層の上に耐熱性微粒子を含む表面凹凸層を形成する工程を有することを特徴とする請求項２記載のメタルバック付き蛍光面の形成方法。
【請求項４】
前記耐熱性微粒子が５ｎｍ〜３０μｍの平均粒径を有することを特徴とする請求項３記載のメタルバック付き蛍光面の形成方法。
【請求項５】
前記耐熱性微粒子が、ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｆｅ２Ｏ３から選ばれる少なくとも１種の酸化物の粒子であることを特徴とする請求項３または４記載のメタルバック付き蛍光面の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などの画像表示装置に好適するメタルバック付き蛍光面と、メタルバック付き蛍光面を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、陰極線管（ＣＲＴ）や電子放出型表示装置（フィールドエミッションディスプレイ；ＦＥＤ）などの画像表示装置においては、蛍光面の内面（フェースプレートと反対側の面）に金属膜が形成されたメタルバック方式が広く採用されている。この金属膜はメタルバック層と呼ばれ、電子源から放出された電子により蛍光体から発せられた光のうちで、電子源側に進む光をフェースプレート側へ反射して輝度を高めること、および蛍光体層に導電性を付与しアノード電極としての役割を果たすことを目的としたものである。また、真空外囲器内に残留するガスが電離して生じるイオンにより、蛍光体層が損傷するのを防ぐ機能をも有している。
【０００３】
しかしながら特にＦＥＤでは、蛍光面を有するフェースプレートと電子源である電子放出素子を有するリアプレートとの間の間隙が、１〜数ｍｍと極めて狭く、この狭い間隙に１０ｋＶ前後の高電圧が印加されて強電界が形成されるため、長時間画像形成させると放電（真空アーク放電）が生じやすいという問題があった。そして、異常放電が発生すると、数Ａから数百Ａに及ぶ大きな放電電流が瞬時に流れるため、カソード部の電子放出素子やアノード部の蛍光面が破壊され、あるいは損傷を受けるおそれがあった。
【０００４】
このような異常放電が発生した場合の電流値（放電電流値）を下げ、電子放出素子や蛍光面に与えるダメージを緩和するために、アノード電極として使用しているメタルバック層に間隙を設け、ジグザグ状やスパイラル状に形成する発明が提案されている。そして、アノード電極をジグザグ状などに形成しあるいは加工する方法として、レーザによる切断やメタルマスクによる蒸着の方法が示されている。（例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３参照）
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３に記載された方法では、アノード電極を切断し加工するために、レーザなどの高価かつ大掛かりな装置を要し、製造コストが高いばかりでなく、アノード部とカソード部との間の放電を回避する効果が十分でないという問題があった。
【特許文献１】特開２０００−３１１６４２公報
【特許文献２】特開２０００−２５１７９７公報
【特許文献３】特開２０００−３２６５８３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、異常放電による電子放出素子や蛍光面の破壊、劣化を防止することができ、高輝度、高品位の表示が可能なメタルバック付き蛍光面と、そのようなメタルバック付き蛍光面を得るための簡便な形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のメタルバック付き蛍光面は、フェースプレート内面にそれぞれ所定のパターンで形成された光吸収層および蛍光体層を有し、かつ前記光吸収層と前記蛍光体層の上に形成された金属膜からなるメタルバック層を有する蛍光面であり、前記メタルバック層において、前記光吸収層上に形成された領域が不連続な金属膜からなるメタルバック層であることを特徴とする。
【０００８】
本発明のメタルバック付き蛍光面の形成方法は、フェースプレート内面に光吸収層および蛍光体層がそれぞれ所定のパターンで配列された蛍光面を形成する工程と、前記光吸収層の上に表面に凹凸を有する粗面部を形成する工程と、前記蛍光体層および前記粗面部の上に有機樹脂膜を形成する工程と、前記有機樹脂膜の前記粗面部の上方に位置する領域に、該樹脂膜を溶解する液を塗布した後、加熱・乾燥して前記粗面部を露出する工程と、前記蛍光体層上に形成された前記有機樹脂膜上と露出された前記粗面部の上に、金属膜を形成する工程と、前記金属膜が形成されたフェースプレートを加熱処理し、有機成分を分解・除去する工程を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のメタルバック付き蛍光面においては、光吸収層上に形成されたメタルバック層が不連続な金属膜から構成されているので、表示特性を劣化させることなく、異常放電が発生した場合の電流値（放電電流値）を下げ、電子放出素子や蛍光面の破壊・損傷を防止することができる。
【００１０】
本発明のメタルバック付き蛍光面の形成方法においては、メタルバック層の表面抵抗を所定のパターンで分布させることができ、該パターンで電気的に分断あるいは高抵抗化されたメタルバック層が得られる。すなわち、光吸収層上の粗面部の上に形成されたメタルバック層は、粗面部の凹凸によって蒸着されない影の部分や、非常に薄い膜厚でしか蒸着されない部分が多数生じ、表面抵抗が著しく大きいメタルバック層となるので、メタルバック層を所定のパターンで分断あるいは高抵抗化した場合と同様な効果が得られ、耐圧特性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態であるメタルバック付き蛍光面の構造を示す断面図である。この図において、符号１はガラス基板を示し、その内面に、黒色顔料などの光吸収性物質からなる所定のパターン（例えばストライプ状）の光吸収層２が、印刷法やフォトリソ法などにより形成されている。この光吸収層２の間に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の蛍光体層３が、ＺｎＳ系、Ｙ２Ｏ３系、Ｙ２Ｏ２Ｓ系などの蛍光体液を用いたスラリー法により所定のパターンで形成されている。そして、このような光吸収層２のパターンと３色の蛍光体層３のパターンにより、蛍光体スクリーン（蛍光面）が形成されている。なお、各色の蛍光体層３の形成は、スプレー法や印刷法により行うこともできる。スプレー法や印刷法においても、必要に応じてフォトリソ法によるパターニングを併用することができる。
【００１３】
こうして形成された蛍光体スクリーンの光吸収層２の上に、粗面部４が設けられている。粗面部４の形成は、例えば、耐熱性微粒子を含むペーストをスクリーン印刷して表面凹凸層を形成することにより行われる。また、このような耐熱性微粒子を含む表面凹凸層の形成を、インクジェット方式、あるいは開口パターンを有するマスクを用いたスプレー方式により行うこともできる。
【００１４】
ここで、耐熱性微粒子としては、絶縁性を有しかつフェースプレートの封着工程などの高温加熱に耐えるものであれば、特に種類を限定することなく使用することができる。例えば、ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｆｅ２Ｏ３などの酸化物の微粒子が挙げられ、これらの１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。また、これらの酸化物粒子やフリットガラスのような絶縁性材料を含むペーストを、光吸収層２上にそのピッチよりも細かいドットまたはストライプパターンで印刷するなどの方法で、表面凹凸層を形成することもできる。
【００１５】
耐熱性微粒子の平均粒径は、５ｎｍ〜３０μｍの範囲であることが望ましい。平均粒径が５ｎｍ未満では、耐熱性微粒子を含む層の表面にほとんど凹凸が形成されない。そのため、後述するように、光吸収層２上に形成されたメタルバック層は連続した金属膜になってしまい、表面抵抗が十分に大きくならない。また、耐熱性微粒子の平均粒径が３０μｍを超える場合には、層の形成自体が不可能である。
【００１６】
なお、このような耐熱性微粒子を含む表面凹凸層を形成するのではなく、光吸収層２の表面自体を粗面化することもできる。また、光吸収層２の形成工程で、光吸収層２の表面（リアプレート側の面）形状を凹凸を有する形状としておけば、その上に新たに別の凹凸層を形成する必要がない。
【００１７】
そして、実施形態においては、このような粗面部４を有する蛍光体スクリーンの上に、Ａｌ膜のような金属膜から成るメタルバック層５が形成されている。そして、このメタルバック層５において、光吸収層２の上すなわち粗面部４上に表面抵抗が高い高抵抗領域５ａが、蛍光体層３上に表面抵抗が低い低抵抗領域５ｂがそれぞれ形成され、表面抵抗が異なる領域が所定のパターンで分布されている。
【００１８】
このように表面抵抗の異なる領域が所定のパターンで分布されたメタルバック層５の形成は、以下に示すようにして行うことができる。すなわち、粗面部４を有する光吸収層２と表面平滑な蛍光体層３とから成る蛍光面上に、有機樹脂からなる膜をスピンコートなどの方法で形成した後、この樹脂を溶解する液を塗布・乾燥して、粗面部４の上に形成された有機樹脂膜を溶解することにより、粗面部４を露出する。
【００１９】
有機樹脂としては、ニトロセルロースなどの熱可塑性樹脂を主成分としたものを使用することができる。樹脂を溶解する液としては、ブチルカルビトールアセテート、テルピネオールなどが挙げられ、有機樹脂の種類に応じて適宜選択することができる。溶解液の塗布方法としては、スクリーン印刷などの方法が挙げられる。加熱温度は、６０℃から１００℃とすることが好ましく、より好ましくは７０℃から９０℃とするのがよい。また、加熱・乾燥時間は２０分から４０分間とすることが好ましい。
【００２０】
すなわち、乾燥温度が低すぎる場合には、有機樹脂が十分に溶解される前に溶解液が乾燥してしまい、粗面部の凹凸が十分に露出されないため、光吸収層２上のメタルバック層の表面抵抗が十分高くならない。また、乾燥温度が低いことにより、乾燥までに時間がかかり、溶解液が蛍光体層３上の有機樹脂にまで広がるため、蛍光体層３上の有機樹脂に溶解されてしまう部分が生じる。その結果、蛍光体層３上のメタルバック層が部分的に連続膜ではなくなり、蛍光体から発せられた光のうちで、電子源側に進む光をフェースプレート側へ十分に反射できなくなる部分が生じ、画面の均一性などの表示特性が損なわれる。また、乾燥温度が高すぎる場合には、蛍光体層３上の有機樹脂が熱により軟化し、有機樹脂膜が連続した膜ではなくなるため、この領域のメタルバック層も不連続膜となり、表示特性が損なわれてしまう。
【００２１】
次に、露出した粗面部４と有機樹脂膜で覆われた蛍光体層３上に、真空蒸着法、スパッタリング法などによりＡｌ等の金属膜を形成した後、加熱処理（ベーキング）を行い有機分を分解・除去する。
【００２２】
このように実施形態のメタルバック付き蛍光面においては、メタルバック層５において、光吸収層２の上すなわち粗面部４上に表面抵抗が高い高抵抗領域５ａが、蛍光体層３上に表面抵抗が低い低抵抗領域５ｂがそれぞれ形成され、表面抵抗が異なる領域が所定のパターンで分布されているので、耐圧特性が向上して異常放電が発生した場合の電流値（放電電流値）が低くなり、電子放出素子や蛍光面の破壊・損傷が防止される。
【００２３】
また、光吸収層２上への粗面部４の形成を、耐熱性微粒子を含む表面凹凸層をスクリーン印刷するなどの方法で行う場合には、粗面部４を高精細かつ高精度に形成し、メタルバック層５を高精細かつ高精度に分断あるいは高抵抗化することができる。
【００２４】
こうして得られたメタルバック付き蛍光面をアノード電極とするＦＥＤを図２に示す。このＦＥＤでは、ガラス基板１上にメタルバック付き蛍光面６を有するフェースプレート７と、基板８上にマトリックス状に配列された電子放出素子９を有するリアプレート１０とが、１ｍｍ〜数ｍｍ程度の狭いギャップ（間隙）を介して対向配置され、フェースプレート７とリアプレート１０との間隙に５〜１５ｋＶの高電圧が印加されるように構成されている。図中、符号１１は支持枠（側壁）を示す。
【００２５】
フェースプレート７とリアプレート１０の間隙が極めて狭いため、これらの間で放電が起こり易いが、実施形態のメタルバック付き蛍光面６においては、光吸収層２の上すなわち粗面部４上に表面抵抗が高い高抵抗領域５ａが、蛍光体層３上に表面抵抗が低い低抵抗領域５ｂがそれぞれ形成され、表面抵抗が異なる領域が所定のパターンで分布されているので、放電が発生した場合の放電電流のピーク値が抑えられ、その結果電子放出素子や蛍光体スクリーンの破壊・損傷や劣化が防止される。
【実施例】
【００２６】
次に、本発明をＦＥＤに適用した具体的実施例について説明する。
【００２７】
実施例
ガラス基板上に、カーボンなどの黒色顔料を主成分とするペーストをスクリーン印刷し、ストライプ状の光吸収層（厚さ３μｍ）を形成した後、この光吸収層のパターンの間に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のストライプ状の蛍光体層（厚さ１０μｍ）をスクリーン印刷により形成した。次いで、４５０℃で２時間加熱して焼成（ベーキング）し、蛍光体スクリーンを形成した。
【００２８】
次に、蛍光体スクリーンの光吸収層の上に、以下の組成を有するシリカペーストをスクリーン印刷により塗布した後、４５０℃で３０分間加熱処理を行い、表面凹凸層を形成した。
【００２９】
［シリカペーストの組成］
シリカ微粒子（平均粒径１μｍ）            …………３０wt％
樹脂（エチルセルロース）                    …………３．８５wt％
溶媒（ブチルカルビトールアセテート）      …………６６．１５wt％
【００３０】
次いで、こうして光吸収層の上に形成された表面凹凸層と表面平滑な蛍光体層とから成る蛍光面上に、ニトロセルロースを主成分とする有機樹脂溶液をスピン法により塗布し乾燥して有機樹脂膜を形成した後、この有機樹脂膜の表面凹凸層の上に位置する領域に、ブチルカルビトールアセテート液を塗布し、８０℃に設定された加熱炉中に３０分静置し、乾燥して有機樹脂膜を溶解し、表面凹凸層を露出した。
【００３１】
次に、一部の領域が溶解されて表面凹凸層が露出した有機樹脂膜の上に、真空蒸着によりＡｌ膜を形成した後、４５０℃の温度で３０分間加熱・ベーキングして有機分を分解・除去した。以上の構成により蛍光面のテスト試料を作製した。
【００３２】
次に、外光を遮った暗室内で、テスト試料にメタルバック層とは反対の側から白色光を当て、フェースプレートの内面側から、蛍光体層上のメタルバック層のピンホールの有無を観察することにより、蛍光体層上の有機樹脂膜の溶解発生の有無を評価した。この評価結果を表１に示す。
【００３３】
なお、蛍光体層上のメタルバック層のピンホールの有無の評価では、ピンホールが見られない場合を◎、表示特性を損なわない程度にわずかに見られる場合を○、実用上問題になる程度にピンホールが見られる場合を△、表示特性が著しく損なわれ実用不可となる場合を×とした。
【００３４】
次に、テスト試料をフェースプレートとして使用し、常法によりＦＥＤを作製した。すなわち、基板上に表面伝導型電子放出素子をマトリクス状に多数形成した電子発生源をガラス基板に固定してリアプレートとし、このリアプレートと前記したフェースプレートとを、支持枠およびスペーサを介して対向配置し、フリットガラスにより封着した。フェースプレートとリアプレートとの間隙は２ｍｍとした。次いで、真空排気、封止などの必要な処理を施し、ＦＥＤを完成した。
【００３５】
こうして得られたＦＥＤの耐放電性試験を行い、電子放出素子・蛍光面の損傷の有無を調べたところ、表１の結果が得られた。なお、この耐放電性試験の評価においては、電子放出素子・蛍光面の損傷のない場合を○、損傷がある場合を×とした。
【００３６】
比較例１
以下に示すようにしてテスト試料を作製した。すなわち、実施例と同様に、ガラス基板上に蛍光体スクリーンを形成した後、その上に表面凹凸層のパターンを形成することなく有機樹脂溶液を塗布・乾燥した。次いで、真空蒸着によりＡｌ膜を形成した後、４５０℃の温度で３０分間加熱・ベーキングして有機分を分解・除去した。以上の構成により蛍光面のテスト試料を作製した。
【００３７】
こうして作製されたテスト試料に対して、外光を遮った暗室内で実施例と同様に白色光を当て、メタルバック層のピンホールの有無を観察することにより、蛍光体層上の有機樹脂膜の溶解発生の有無を評価した。この評価結果を表１に示す。
【００３８】
また、実施例と同様にテスト試料をフェースプレートとして使用し、常法によりＦＥＤを作製した。そして、得られたＦＥＤの耐放電性試験を行い、電子放出素子・蛍光面の損傷の有無を調べたところ、表１の結果が得られた。
【００３９】
比較例２
以下に示すようにしてテスト試料を作製した。すなわち、実施例と同様に、ガラス基板上に蛍光体スクリーンを形成した後、光吸収層の上に表面凹凸層を形成した。その後、光吸収層の上に形成された表面凹凸層と表面平滑な蛍光体層とから成る蛍光面上に、ニトロセルロースを主成分とする有機樹脂膜を形成し、この有機樹脂膜の表面凹凸層上に位置する領域に、ブチルカルビトールアセテート液を塗布し、１２０℃に設定された加熱炉中に６０分静置し、乾燥して有機樹脂膜を溶解し、表面凹凸層を露出した。
【００４０】
次に、一部の領域が溶解されて表面凹凸層が露出した有機樹脂膜の上に、実施例と同様に真空蒸着によりＡｌ膜を形成した後、４５０℃の温度で３０分間加熱・ベーキングして有機分を分解・除去した。以上の構成により蛍光面のテスト試料を作製した。
【００４１】
こうして作製されたテスト試料に対して、外光を遮った暗室内で実施例と同様に白色光を当て、メタルバック層のピンホールの有無を観察することにより、蛍光体層上の有機樹脂膜の溶解発生の有無を評価した。この評価結果を表１に示す。
【００４２】
また、実施例と同様にテスト試料をフェースプレートとして使用し、常法によりＦＥＤを作製した。そして、得られたＦＥＤの耐放電性試験を行い、電子放出素子・蛍光面の損傷の有無を調べたところ、表１の結果が得られた。
【００４３】
【表１】
2005353353.tif 000003
【００４４】
表１から明らかなように、実施例で得られたＦＥＤは、比較例１のＦＥＤに比べて、耐放電性に優れ、また、比較例２のＦＥＤと比べて、蛍光体層上のメタルバック層にピンホールがなく、良好な表示特性を有することがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、メタルバック層の表面抵抗を所定のパターンで分布させることができ、該パターンで電気的に分断あるいは高抵抗化されたメタルバック層が得られるので、放電が発生した場合の放電電流のピーク値が抑えることができる。また、電子放出素子や蛍光体スクリーンの破壊・損傷や劣化を防止できるので、耐放電特性が向上した画像表示装置を得ることができる。
【００４６】
この画像表示装置は特にＦＥＤとして好適し、耐放電性に優れた画像表示装置を簡便な方法で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態であるメタルバック付き蛍光面の構造を示す断面図である。
【図２】実施形態のメタルバック付き蛍光面を有するＦＥＤの構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…ガラス基板、２…光吸収層、３…蛍光体層、４…粗面部、５…メタルバック層、５ａ…高抵抗領域、５ｂ…低抵抗領域、６…メタルバック付き蛍光面、７…フェースプレート、９…電子放出素子、１０…リアプレート、１１…支持枠。
【図１】
2005353353.tif 000004
【図２】
2005353353.tif 000005